1. Главная
  2. Библиотека
  3. Физика
  4. Исследуем поведение свободной дираковской частицы с гам...
Разбор задачи

Исследуем поведение свободной дираковской частицы с гамильтонианом : найдите оператор скорости (все операторы здесь и ниже подразумеваются в гейзенберговском представлении) . Каковы его собственные значения? Каким может быть его среднее значение по

  • Предмет: Физика
  • Автор: Кэмп
  • #Физика элементарных частиц
  • #Квантовая механика
Исследуем поведение свободной дираковской частицы с гамильтонианом : найдите оператор скорости (все операторы здесь и ниже подразумеваются в гейзенберговском представлении) . Каковы его собственные значения? Каким может быть его среднее значение по

Условие:

Исследуем поведение свободной дираковской частицы с гамильтонианом H=cαp+βmc2H = c\alpha p + \beta mc^2: найдите оператор скорости (все операторы здесь и ниже подразумеваются в гейзенберговском представлении) vi=dxidt=iℏ[H,xi]v_i = \frac{dx_i}{dt} = \frac{i}{\hbar}[H, x_i]. Каковы его собственные значения? Каким может быть его среднее значение по какому-то состоянию? для состояния с нулевым импульсом p = 0, используя формулу для производной оператора по времени, найдите ускорение частицы dvi/dtdv_i/dt, а затем следующую производную d2vi/dt2d^2v_i/dt^2 и выразите её через скорость. Убедитесь, что вторая производная скорости представлена в виде d2vi/dt2=−#vid^2v_i/dt^2 = -\#v_i, где # — коэффициент; решите получившееся линейное дифференциальное уравнение эволюции для vi(t)v_i(t), выразив ответ через начальные значения vi(0)v_i(0) и ddtvi(0)\frac{d}{dt} v_i(0); как связаны эти начальные значения с операторами αi\alpha_i и β\beta? Из полученного результата vi(t)v_i(t) найдите xi(t)x_i(t). Покажите, что отклонение xi(t)x_i(t) от классической траектории по порядку величины определяется комптоновской длиной волны ℏ/mc\hbar/mc.

Решение:

  1. Определим оператор скорости.
    Исходный гамильтониан имеет вид
      H = c α·p + β m c².
    В гейзенберговском представлении оператор скорости определяется как
      vᵢ = d xᵢ/dt = (i/ħ)[H, xᵢ].
    Учитывая, что xᵢ имеет стандартный вид и [pⱼ, xᵢ] = – i ħ δᵢⱼ, легко показать, что
      [H, xᵢ] = [c αⱼ pⱼ, xᵢ] = c αⱼ [pⱼ, xᵢ] = – i ħ c αᵢ.
    Отсюда получаем
      vᵢ = (i/ħ)(– i ħ c αᵢ) = c αᵢ.

    Таким образом, оператор скорости равен
      vᵢ = c αᵢ.

    Заметим, что матрицы αᵢ, являющиеся аналогами операторов скорости, имеют собст...

Внутри — полный разбор, аргументация, алгоритм решения, частые ошибки и как отвечать на каверзные вопросы препода, если спросит

Попробуй решить по шагам

Попробуй один шаг и продолжи в режиме обучения или посмотри готовое решение

Каково значение оператора скорости свободной дираковской частицы в гейзенберговском представлении, если гамильтониан задан как \( H = c\alpha p + \beta mc^2 \)?

Что нужно знать по теме:

Что нужно знать по теме

Алгоритм решения

Топ 3 ошибок

Что спросит препод